張 靜（撫松縣氣象局 吉林 白山 134500）

沈陽地區(qū)的PM10污染氣象特征

張 靜（撫松縣氣象局 吉林 白山 134500）

以沈陽地區(qū)2016年12月至2017年4月上半月的PM10數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析了沈陽地區(qū)的PM10污染氣象特征。包括PM10質(zhì)量濃度的季度變化特征、PM10質(zhì)量濃度的日變化特征以及降水量、風(fēng)力和風(fēng)向等氣象因子對PM10質(zhì)量濃度的影響。沈陽地區(qū)的PM10質(zhì)量濃度存在明顯的季節(jié)性變化特征，并且與降水量、風(fēng)力及風(fēng)向等氣象因子存在一定的關(guān)系。而每天的PM10質(zhì)量濃度則與人類活動的頻繁狀態(tài)，機(jī)動車輛的數(shù)量以及溫度存在一定的關(guān)系。由此可以得出沈陽地區(qū)PM10質(zhì)量濃度過高，空氣污染較嚴(yán)重的原因，并以此為根據(jù)進(jìn)行治理與改善。

沈陽地區(qū)；PM10；氣象特征；質(zhì)量濃度

1 引言

PM10是指空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑在10μm以下的可吸入顆粒物，是一種在大氣中長期漂浮并嚴(yán)重影響大氣能見度的懸浮微粒?？晌腩w粒物可以被人體吸入，近年來的研究表明，現(xiàn)代的很多疾病都是由此引發(fā)的，因?yàn)榭晌腩w粒物的成分可以誘發(fā)各種疾病。10μm直徑的顆粒物被人體吸入后會積聚在上呼吸道，影響呼吸系統(tǒng)，2μm以下的顆粒物被人體吸入后則會全部沉積到細(xì)支氣管和肺泡，嚴(yán)重影響呼吸系統(tǒng)、心臟系統(tǒng)、肺功能以及免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致支氣管炎、哮喘、肺心病等。最新研究表明，顆粒物的成分甚至?xí)掳?、致畸等。另外，可吸入顆粒物的排放也對環(huán)境造成了很大影響，使全球氣候變暖。所以PM10質(zhì)量濃度它不僅影響著我們所生活的環(huán)境，更與人類的身體健康息息相關(guān)，現(xiàn)已經(jīng)成為衡量空氣環(huán)境的重要指標(biāo)之一。而這些顆粒物的來源則很廣泛，一部分來自工業(yè)活動，包括冶金、化工等行業(yè)都是顆粒物排放的大戶，尤其是我國現(xiàn)在仍大量使用煤炭作為燃料，大大增加了有害氣體的排放。另一方面，近年來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，交通系統(tǒng)的發(fā)展，機(jī)動車輛不斷的增加，這也導(dǎo)致了顆粒物排放的增多。本研究根據(jù)沈陽地區(qū)2016年12月至2017年4月上半月的PM10的質(zhì)量濃度的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對沈陽地區(qū)的PM10的氣象特征進(jìn)行分析。

2 數(shù)據(jù)來源

本研究引用了國家環(huán)監(jiān)總站實(shí)時(shí)監(jiān)測的2016年12月份至2017年4月份上半月的沈陽地區(qū)的空氣質(zhì)量PM10的質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)以及中央氣象局發(fā)布的沈陽地區(qū)的天氣預(yù)報(bào)。

3 氣象變化特征

3.1 PM10季度變化特征

從2016年12月至2017年4月份上半月的PM10數(shù)據(jù)（見圖1）可以看出，2月、3月、4月份的情況要明顯好于12月、1月份，雖然每個月的達(dá)標(biāo)天數(shù)相差不是很大，但12月、1月份的超標(biāo)情況要遠(yuǎn)高于2月、3月、4月份的，而2月、3月、4月份的優(yōu)良情況則要好于12月、1月份的。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，12月、1月份的空氣質(zhì)量指數(shù)多次出現(xiàn)重度污染情況，PM10質(zhì)量濃度超過150μg/m3的天數(shù)要遠(yuǎn)多于2月、3月、4月份的，而2月份以后，只在2月出現(xiàn)過一天重度污染，2月下半月和3月上半月空氣質(zhì)量一直保持良好，4月份的上半月也只出現(xiàn)過輕度污染的情況。沈陽地區(qū)的PM10質(zhì)量濃度春季的情況明顯要好于冬季。分析2016年12月下半月沈陽地區(qū)的空氣中主要污染物的質(zhì)量濃度（如表1）可知，空氣污染越嚴(yán)重，其中二氧化氮、二氧化硫和一氧化碳的質(zhì)量濃度就越高，而臭氧的濃度則越低；另一方面冬季溫度低時(shí)，空氣對流活動減弱，進(jìn)一步影響可吸入顆粒物的擴(kuò)散，造成顆粒物的聚集從而增加了空氣中可吸入顆粒物的濃度。而到了春季，一方面供暖的停止，減少了大量污染氣體的排放，空氣質(zhì)量明顯提高。

圖1 2016年12月至2017年4月沈陽地區(qū)PM10質(zhì)量濃度對比圖

3.2 PM10日變化特征

以2017年4月某一日的PM10質(zhì)量濃度變化為例（見圖2），分析PM10的日變化特征。由國家環(huán)監(jiān)總站提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以看出，一天24小時(shí)中，PM10質(zhì)量濃度的變化是有規(guī)律的。觀察可得，PM10的質(zhì)量濃度在一天的上午8時(shí)、中午13時(shí)和下午5時(shí)會出現(xiàn)突然增加的現(xiàn)象，尤其是早上8時(shí)。分析原因可得，一天中的上午8時(shí)、中午12時(shí)以及下午5時(shí)分別是人類頻繁活動的早高峰、午高峰和晚高峰，近年來由于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通體系的不斷完善，路上的機(jī)動車輛不斷增加。造成了早高峰、午高峰和晚高峰期間污染氣體排放的增多。所以會在這些時(shí)間段出現(xiàn)PM10的質(zhì)量濃度突然增加。另外，早高峰時(shí)段PM10的質(zhì)量濃度尤其高是因?yàn)榇藭r(shí)溫度低，空氣流動差，不利于顆粒物的擴(kuò)散，所以汽車排放的大量尾氣產(chǎn)生的顆粒物很容易積聚，造成PM10的質(zhì)量濃度不斷升高。而午高峰之后，溫度升高，達(dá)到一天中的最高溫，此時(shí)空氣流動加強(qiáng)，大氣中的顆粒物的擴(kuò)散也加強(qiáng)，所以PM10的質(zhì)量濃度開始降低。晚高峰之后，雖然汽車尾氣排放量也處于一個小高峰，但由于溫度降低，大氣中顆粒物不斷積聚，導(dǎo)致晚間的PM10的質(zhì)量濃度增高。又因?yàn)橥黹g的溫度較低，空氣流動不是很好，顆粒物一直懸浮在空氣中，造成晚間的PM10的質(zhì)量濃度一直比較高。而凌晨4時(shí)之后PM10的質(zhì)量濃度開始降低是因?yàn)樯蜿柕牡乩砦恢?，沈陽地區(qū)在凌晨4點(diǎn)溫度就開始回升，此時(shí)空氣流動比夜晚的快，顆粒物的擴(kuò)散也加快，所以PM10的質(zhì)量濃度開始下降。

表1 2016年12月下半月沈陽地區(qū)的主要污染物

圖2 2017年4月某一日沈陽地區(qū)的PM10質(zhì)量濃度變化圖

3.3 PM10質(zhì)量濃度與氣象因子的關(guān)系

3.3.1 PM10質(zhì)量濃度與降水的關(guān)系

沈陽地區(qū)位于中國的東北地區(qū)，春季降雨量比較少。根據(jù)中央氣象局發(fā)布的2016年12月份至2017年4月份上半月的沈陽地區(qū)降水量預(yù)報(bào)信息和國家環(huán)監(jiān)總站實(shí)時(shí)監(jiān)測的的PM10的質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)對比可得，PM10質(zhì)量濃度與降水量存在一定的關(guān)系。觀察數(shù)據(jù)可以得出，沈陽地區(qū)的冬季空氣存在污染的情況下，如果有一場降雪則可以明顯降低PM10的質(zhì)量濃度，改善空氣質(zhì)量。但在春季卻會存在隨著降雨量的增加PM10的質(zhì)量濃度也會增加的情況，這是因?yàn)樯蜿柕貐^(qū)的春季一般風(fēng)力都比較大，當(dāng)降雨前污染比較嚴(yán)重，風(fēng)力又較大時(shí)，降雨可能就會帶有大量污染物，結(jié)果使PM10的質(zhì)量濃度增加。但這種情況也比較少，所以沈陽地區(qū)的PM10質(zhì)量濃度基本上會隨著降雨量的增加而減小。

3.3.2 PM10的質(zhì)量濃度與風(fēng)力風(fēng)向的關(guān)系

根據(jù)中央氣象局發(fā)布的2016年12月份至2017年4月份上半月的沈陽地區(qū)風(fēng)力風(fēng)向的預(yù)報(bào)信息可以得出，這個時(shí)間段沈陽地區(qū)的風(fēng)向主要是北風(fēng)和西南風(fēng)，風(fēng)力為1-2級或3-4級。將風(fēng)向、風(fēng)力和國家環(huán)監(jiān)總站實(shí)時(shí)監(jiān)測PM10的質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)對比觀察可得，當(dāng)風(fēng)力較小為1-2級時(shí)，風(fēng)向的作用不明顯，不管是北方還是西南風(fēng)，PM10的質(zhì)量濃度都比較大，可能會引起污染。這是因?yàn)轱L(fēng)力的大小決定了顆粒物擴(kuò)散的程度。而當(dāng)風(fēng)力較大為3-4級，甚至是4-5級時(shí)，風(fēng)向?qū)M10的質(zhì)量濃度的影響則有些區(qū)別，北風(fēng)對PM10的質(zhì)量濃度的影響小，大多發(fā)生污染的情況都是西南風(fēng)。

本研究所采用的的PM10的質(zhì)量濃度數(shù)據(jù)都是整個沈陽地區(qū)的平均值，當(dāng)然在重工業(yè)比較集中的地區(qū)其PM10質(zhì)量濃度較高，而在近郊地區(qū)其PM10質(zhì)量濃度較低。

4 結(jié)論

（1）沈陽地區(qū)的PM10質(zhì)量濃度存在季節(jié)性差異，PM10質(zhì)量濃度較高，空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)天數(shù)較少，污染較嚴(yán)重；春季PM10質(zhì)量濃度降低，空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)天數(shù)較多，污染減輕，環(huán)境質(zhì)量比冬季好。

（2）沈陽地區(qū)的日PM10質(zhì)量濃度存在差異，早高峰、午高峰和晚高峰因?yàn)槿藗兊念l繁活動，機(jī)動車輛的增加，PM10質(zhì)量濃度上升，下午的PM10質(zhì)量濃度在全天中處于較低水平，晚間的PM10質(zhì)量濃度處于較高水平，凌晨太陽出來的時(shí)間PM10的質(zhì)量濃度因溫度升高又會有所降低。重工業(yè)區(qū)的PM10質(zhì)量濃度要比近郊區(qū)的PM10質(zhì)量濃度高。

（3）PM10的質(zhì)量濃度與降雨量、空氣濕度、風(fēng)力及風(fēng)向存在一定的關(guān)系。一般情況下，PM10的質(zhì)量濃度隨著降雨量的增多而減小，隨著風(fēng)力的增強(qiáng)而降低。

〔1〕李青平，管琴，許顯花，李杰，黃鈴光.同仁地區(qū)PM10特征及與氣象要素的關(guān)系分析.資源節(jié)約與環(huán)保，2013，11.

〔2〕張瑋，郭勝利，申付振，羅琦.南京地區(qū)PM2.5和PM10濃度分布特征及與相關(guān)氣象條件的關(guān)系.科學(xué)技術(shù)與工程，2016，4（16）.

〔3〕王淑英，張小玲.北京地區(qū)PM10污染的氣象特征.應(yīng)用氣象學(xué)報(bào)，2002，1（13）.

〔4〕付友生.沈陽某地區(qū)霧霾成分特征分析.環(huán)境監(jiān)測.

〔5〕謝松元，凌良新，陳文鋒.潮州市大氣污染物與氣象要素的關(guān)系.廣東氣象，2010，32（5）.

〔6〕趙胡笳，馬雁軍，王揚(yáng)鋒，朱軼明.沈陽一次霧霾天氣顆粒物濃度及光學(xué)特征變化.中國環(huán)境科學(xué)，2015，35（5）.

〔7〕陳斌.我國北方重點(diǎn)城市PM10污染特征及氣象成因研究.蘭州大學(xué).

Meteorological Characteristics of PM10Pollution in Shenyang Area

ZhangJing（Meteorological Bureau of FuSong County BaiShan JiLin 134500）

Based on the PM10data from December 2016 to December 2017 in Shenyang area，the PM10meteorological characteristics of Shenyang area are analyzed，include the seasonal variation characteristics of PM10mass concentration，the diurnal variation characteristics of PM10mass concentration and the influence of meteorological factors such as precipitation，wind force and wind direction on PM10mass concentration.The result shows that there are obvious seasonal variation characteristics of PM10concentration in Shenyang area，and there is a certain relationship with the meteorological factors such as precipitation，wind force and wind direction.And the daily PM10mass concentration is related to the frequent state of human activity，the number of motor vehicles and the temperature.It can be concluded that the concentration of PM10in Shenyang area is too high and the air pollution is more serious.

Shenyang area PM10Meteorological characteristics Mass concentration

X831

A

1674-263X（2017）02-0035-04

2017-06-20

張靜（1994-），女，本科，工程師，從事氣象監(jiān)測工作。